DE972765C - Process for the fermentation of sulphite waste liquor - Google Patents

Description

Verfahren zum Vergären von Sulfitablauge Es ist bekannt, die bei der Herstellung von Sulfitzellstoff abfallenden Laugen auf Alkohol zu vergären. Die hierbei erzielten Ausbeuten an Alkohol sind im allgemeinen nicht befriedigend, wenn man die Gesamtmenge der in der Sulfitablauge enthaltenen gärfähigen Verbindungen berücksichtigt. Dies gilt besonders von solchen, Laugen, die bei sog. Hartkochungen erhalten werden, bei denen der Zellstoff nur einer verhältnismäßig kurzen energischen Behandlung mit der Kochlauge unterworfen wird. Diese Laugen enthalten die vergärbaren Zucker meist in Form hoher molekularer Polyosen, welche einer unmittelbaren Vergärung mit Hefe nicht zugänglich sind. Man hat bereits versucht, die Polyosen durch Hydrolyse, beispielsweise mit Mineralsäuren, vor der Vergärung zu spalten. Diese Verfahren haben sich jedoch in der Praxis nicht einführen können, weil die Mehrkosten einer solchen Spaltung in keinem Verhältnis zu der erzielten Mehrausbeute an Alkohol stehen.Process for the fermentation of sulphite waste liquor It is known that in the Manufacture of sulphite pulp to ferment leaches on alcohol. the yields of alcohol achieved here are generally unsatisfactory if the total amount of fermentable compounds contained in the sulphite waste liquor considered. This is especially true of those lyes that are used in so-called hard boiling be obtained in which the pulp is only a relatively short energetic Treatment with the cooking liquor is subjected. These alkalis contain the fermentable ones Sugar mostly in the form of high molecular polyoses, which are an immediate fermentation are inaccessible with yeast. Attempts have already been made to obtain the polyoses by hydrolysis, for example with mineral acids to split before fermentation. These procedures have not been able to introduce themselves in practice because the additional costs of a such cleavage are disproportionate to the excess alcohol yield achieved.

Die vorliegende Erfindung geht einen neuen Weg, indem sie zur Spaltung der in den Kochlaugen enthaltenen Polyosen diastasebildende Mikroorganismen verwendet. Es ist zwar bereits bekannt, daß Stärken aller Art durch Pilzorganismen, wie Aspergillus- und Rhizopusarten, zu vergärbaren Zuckern abgebaut werden können. So ist bereits ein Verfahren zur Erzielung von Stärkesirupen mit geringem Dextroseäquivalent vorgeschlagen worden, bei welchem stärkehaltige Stoffe zunächst mit Säure konvertiert, dann auf einen pH-Wert von 4,6 bis 5,4 neutralisiert und durch Einwirkung von Piizamylasen nachverzuckert werden sollen. Der erhaltene Sirup soll sich durch einen besonders hohen Dextringehalt auszeichnen. Auf Grund dieser Angaben war in keiner Weise vorauszusehen, daß die in der Sulfitablauge enthaltenen Polyosen durch Pilzamylase in vergärbare Zucker gespalten werden können. Auf diese Weise gelingt es erstmals., die Alkoholausbeute bei der Vergärung von Sulfitablauge beträchtlich zu erhöhen und sogar die Ablaugen von Hartkochungen, welche bisher infolge der mangelhaften Alkoholausbeute im allgemeinen einfach verlorengegeben wurden, für eine wirtschaftliche Alkoholgewinnung nutzbar zu machen.The present invention takes a new route by providing for cleavage of the polyoses contained in the cooking liquor used diastase-forming microorganisms. It is already known that starches of all kinds are caused by fungal organisms such as Aspergillus and Rhizopus species, can be broken down into fermentable sugars. So is already proposed a method for obtaining low dextrose equivalent starch syrups in which starchy substances are first converted with acid, then on a pH of 4.6 to 5.4 and neutralized by the action of pizamylases should be further saccharified. The syrup obtained should be characterized by a special characterized by high dextrin content. Based on this information, it could not be foreseen in any way that the polyoses contained in the sulphite liquor are fermentable by fungal amylase Sugar can be split. In this way it is possible for the first time., The alcohol yield in the fermentation of sulphite waste liquor to increase considerably and even the waste liquors of hard boilings, which have hitherto been the result of the poor alcohol yield in general were simply lost, usable for an economical alcohol production close.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird die zu vergärende Sulfitablauge zunächst beispielsweise mit Kalk auf einen pH-Wert zwischen 5 und 6, wie er für die Vergärung bekanntermaßen günstig ist, eingestellt.In the method according to the invention, the sulphite liquor to be fermented is used initially, for example, with lime to a pH value between 5 and 6, as it is for fermentation is known to be favorable.

Die so vorbereitete Ablauge wird nun mit einem Pilzmalz versetzt, welches aus Aspergillus- bzw. Rhizopusarten gezüchtet ist. Am einfachsten erfolgt diese Züchtung in an sich bekannter Weise auf feuchten Kleienährböden, die mit dem entsprechenden Schimmelpilz geimpft und bei geeigneter Temperatur gehalten werden. Am besten eignet sich hierzu eine Kultur von Aspergillus orycae. Das erhaltene Pilzmalz kann entweder als solches oder in Form seines wäßrigen Extraktes der -wie oben beschrieben - vorbehandelten Sulfitablauge zugesetzt werden.The so prepared waste liquor is now mixed with a mushroom malt, which is bred from Aspergillus and Rhizopus species. Easiest done this cultivation in a manner known per se on moist bran culture media, which with the appropriate mold and kept at a suitable temperature. A culture of Aspergillus orycae is best suited for this. The obtained mushroom malt can either as such or in the form of its aqueous extract of the -as described above - Pre-treated sulphite waste liquor is added.

Dabei hat sich überraschenderweise ergeben, daß die Pilzdiastase in der Lage ist, die bei der Entstehung von Zuckern in der Sulfitablauge bekanntermaßen sich bildenden Bisulfit-Zuckerverbindungen, die der Vergärung einen erheblichen Widerstand entgegensetzen, aufzuspalten und somit der vollständigen Vergärung zuzuführen. Diese Tatsache war in keiner Weise vorauszusehen und stellt einen besonderen technischen Vorteil des vorliegenden Verfahrens dar.It has surprisingly been found that the fungal diastasis in is known to be responsible for the formation of sugars in the sulphite waste liquor bisulfite sugar compounds that form, which have a considerable effect on fermentation Oppose resistance, split up and thus lead to complete fermentation. This fact could not be foreseen in any way and represents a special technical one Advantage of the present process.

Die mit dem Pilzmalz bzw. Pilzmalzextrakt versetzte Sulfitablauge wird nun ohne Zusatz von Nährsalzen in an sich bekannter Weise, beispielsweise reit Preßhefe, bei der üblichen Temperatur von etwa 34° auf Alkohol vergoren.The sulphite waste liquor mixed with the mushroom malt or mushroom malt extract is now without the addition of nutritional salts in a known manner, for example riding Compressed yeast fermented on alcohol at the usual temperature of around 34 °.

Durch die beschriebenen Maßnahmen wird eine erhebliche Mehrausbeute an Alkohol erzielt, wie folgende Vergleichsversuche zeigen: Beispiel z Eine Fichtensulfitablauge, wie sie bei der Erkochung eines sehr harten Papierzellstoffes anfällt, wird bei 8o bis 9o° mit Kalkmilch auf einen pH-Wert von 5,6 eingestellt und durch Absitzen geklärt. Die Ablauge .enthält 2,o2 % reduzierende Substanz (nach B e r t r a m) und 1,7% vergärbaren Zucker. In die auf 33° abgekühlte Lauge werden pro Liter o, i g Diammonphosphat und io ccm Pilzmalzextrakt eingetragen. Im Verlauf von etwa 2 Stunden steigt die reduzierende Substanz auf 2,480/0 und der vergärbare Zucker auf Z,im/o an. Nach Zusatz von Preßhefe setzt die Gärung ein, bei der innerhalb 24 Stunden io g Alkohol/i Maische entstehen. Pilzmalzextrakt und Hefe können auch gleichzeitig eingetragen werden.The measures described result in a considerable additional yield achieved in alcohol, as the following comparative tests show: Example z A spruce sulphite waste liquor, how it occurs when a very hard paper pulp is cooked, is used in 8o to 9o ° with milk of lime adjusted to a pH value of 5.6 and by settling clarified. The waste liquor contains 2.02% reducing substance (according to B e r t r a m) and 1.7% fermentable sugar. In the lye, cooled to 33 °, o, i g diammonophosphate and io ccm mushroom malt extract entered. In the course of about 2 hours the reducing substance rises to 2.480 / 0 and the fermentable sugar on Z, im / o on. After the addition of pressed yeast, fermentation begins in the inside 24 hours 10 g alcohol / i mash are produced. Mushroom malt extract and yeast can also be entered at the same time.

Dieselbe Ablauge gibt bei der Vergärung ohne Pilzmalzzusatz nur 8 g Alkohdl/i Maische, so daß das Verfahren eine Ausbeutesteigerung von 2511/o bringt.The same waste liquor gives only 8 in fermentation without the addition of mushroom malt g alcohol / i mash, so that the process brings a yield increase of 2511 / o.

Der Pilzmalzextrakt wird dadurch gewonnen, daß Kleie, auf der bei 33 bis 35° Aspergillus orvcae gezüchtet wurde, mit der etwa 65fachen Menge warmen Wassers extrahiert wird.The mushroom malt extract is obtained by using bran on the at 33 to 35 ° Aspergillus orvcae was grown with about 65 times the amount of warm Water is extracted.

Beispiel e In einer Fichtenablauge von einem weich und gut- bleichfähig gekochten Zellstoff erhöht sich beim Arbeiten nach Beispiel i die reduzierende Substanz von 1,9 auf 2,14% und der vergärbare Zucker von 1,6 auf i,8 %. Die Alkoholausbeute beträgt 9 g/i Maische gegenüber 7,7 g/i ohne Pilz' malzzusatz (Mehrausbeute 170/0).Example e In a spruce liquor from a soft and easily bleachable Boiled cellulose increases when working according to Example i, the reducing substance from 1.9 to 2.14% and fermentable sugar from 1.6 to 1.8%. The alcohol yield is 9 g / l mash compared to 7.7 g / l without the addition of mushroom malt (additional yield 170/0).

Das Verfahren der Erfindung bietet also einen erheblichen technischen Fortschritt, da die Alkoholausbeute wesentlich erhöht wird. Eine weitere wesentliche Ersparnis an Gärraum wird durch die erhebliche Beschleunigung der Gärung erreicht. Dabei ist noch zu berücksichtigen, daß infolge des erhöhten Alkoholgehaltes der Maische die Kosten der Destillation ebenfalls entsprechend verringert werden.The method of the invention thus offers a considerable technical one Progress, as the alcohol yield is significantly increased. Another essential Saving fermentation space is achieved through the considerable acceleration of fermentation. It should also be taken into account that, due to the increased alcohol content, the Mash the cost of distillation can also be reduced accordingly.

Die zur Züchtung des Pilzmalzes benötigten Nährböden können für den gleichen Zweck mehrmals verwendet werden. Der ausgenutzte Nährboden läßt sich noch als wertvolles Kraftfutter nutzbringend abstoßen.The nutrient media required for growing the mushroom malt can be used for the can be used several times for the same purpose. The used nutrient medium can still be used as a valuable concentrate feed usefully repel.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Vergären von Sulfitablauge, insbesondere solcher von Hartkochungen, auf Alkohol, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ablauge nach Einstellen eines pH-Wertes zwischen etwa 5 und 6 mit einer Schimmelpilzkultur oder einem wäßrigen Extrakt einer solchen versetzt, anschließend in bekannter Weise mit Hefe, vorzugsweise Preßhefe, auf Alkohol vergärt und den gebildeten Alkohol wie üblich abdestilliert. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 692 284; »Die Stärke«, Heft 1 (i954), S. i i. PATENT CLAIM: A method for fermenting sulphite waste liquor, in particular from hard boilings, on alcohol, characterized in that the waste liquor is mixed with a mold culture or an aqueous extract of such after setting a pH value between about 5 and 6, then in a known manner Yeast, preferably pressed yeast, fermented on alcohol and the alcohol formed is distilled off as usual. References considered: British Patent No. 692,284; "Die Starke", No. 1 (1954), pp. I i.